過(guò)流保護(hù)的電路方案——限制的電流1A是怎么來(lái)的？

工程師在開(kāi)發(fā)一些電子項(xiàng)目，不知道是否遇到過(guò)類似這樣的問(wèn)題——設(shè)計(jì)的PCBA電路板，內(nèi)部有5V電源電路，除了給各個(gè)功能電路供電之外，比如MCU單片機(jī)供電、PM2.5傳感器供電、喇叭供電，還需要給外部電路供電。5V電源給內(nèi)部電路供電還好處理，但給外部電路供電，就不那么簡(jiǎn)單了，因?yàn)楣こ處熜枰紤]各種不同的情況出現(xiàn)，如外部電路如果短路怎么辦？外部電路，如果電壓超過(guò)了5V怎么辦？還有就是如果外部電路，發(fā)生了異常，內(nèi)部的電路該怎么判斷呢？

本文轉(zhuǎn)載自“電路一點(diǎn)通”賬號(hào)，原作者介紹了安森美(onsemi)一款專門用來(lái)進(jìn)行限流輸出的保護(hù)芯片NCP380，它能將5V電壓輸出的電流限制在1A或者1.5A和2.0A，這樣就可以防止大電流和短路的情況發(fā)生了。

內(nèi)部的5V電路向外輸出5V電壓

首先，讓我們?cè)敿?xì)來(lái)了解一下它的功能用途。

NCP580芯片應(yīng)用電路

在這個(gè)限流保護(hù)電路中，VIN連接的是5V電壓，是輸入電壓。VOUT就是向外輸出的5V電壓，正常的工作電流是500mA。

如果外部的電路發(fā)生異常情況，導(dǎo)致電路中的電流增大了1.2A，超過(guò)了限制的電流1A，顯然它就會(huì)觸發(fā)芯片的電流保護(hù)功能，會(huì)立即關(guān)閉VOUT輸出的5V電壓，這樣就保護(hù)了內(nèi)部的5V電源電路不受影響了。問(wèn)題是，這個(gè)限制的電流1A是怎么來(lái)的？

它與限流電阻R1的阻值有關(guān)，不同的阻值，對(duì)應(yīng)到不同的限流值。比如

. R1阻值為23.7K，NCP380芯片限流的值就為1A；

. R1阻值為37.4K，NCP380芯片限流的值就為0.7A；

. R1阻值為14.3K，NCP380芯片限流的值就為1.5A；

. R1阻值為9K，NCP380芯片限流的值就為2.0A；

工程師可以根據(jù)自己的實(shí)際項(xiàng)目來(lái)選擇合適的R1電阻阻值，來(lái)達(dá)到自己想要的限流功能。

芯片限流的原理

可能有工程師會(huì)問(wèn)，為什么NCP380芯片有限流的保護(hù)功能呢？它的保護(hù)原理是什么呢？回答這個(gè)問(wèn)題，還得從它的內(nèi)部電路來(lái)分析。

NCP380芯片內(nèi)部電路

芯片的內(nèi)部，輸入VIN 和 輸出VOUT之間有一個(gè)P溝道的MOS管，它是作為一種功率開(kāi)關(guān)，控制輸出的電壓VOUT。也就是說(shuō)，NCP380芯片，本質(zhì)上可以把它看成一個(gè)MOS管。當(dāng)MOS管導(dǎo)通，5V電壓就可以輸出；當(dāng)MOS管關(guān)閉，5V電壓就輸出不了。

其中這個(gè)MOS管的導(dǎo)通和關(guān)閉，是由芯片的EN引腳電平?jīng)Q定的。如果EN引腳輸入高電平，MOS管就導(dǎo)通；如果EN引腳輸入低電平，MOS管就關(guān)閉。

不知道工程師有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，在輸入VIN那一側(cè)，它還有一個(gè)串聯(lián)的小電阻，這個(gè)電阻就是用來(lái)測(cè)量輸出的電流，它的功能是類似于采樣電阻。NCP380芯片就是通過(guò)內(nèi)部的采樣電阻，來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)輸出的電流是否正常。

工程師可不要搞混了，這個(gè)電阻與芯片哥之前說(shuō)的限流電阻R1不是一個(gè)電阻，它倆的作用完全不一樣。芯片內(nèi)部的采樣電阻只是負(fù)責(zé)檢測(cè)輸出的電流，而外圍的限流電阻R1，它的阻值是設(shè)定限定輸出電流的最大值。

如何判斷是否過(guò)流

既然NCP380芯片具有限流的保護(hù)功能，那如何判斷電路是否過(guò)流了呢？工程師可以通過(guò)檢測(cè)芯片的FLAG引腳的高低電平來(lái)判斷。

NCP380芯片應(yīng)用電路

FLAG引腳是一個(gè)標(biāo)志位，只有當(dāng)芯片內(nèi)部產(chǎn)生的過(guò)流，或者過(guò)溫了，F(xiàn)LAG引腳才會(huì)輸出一個(gè)低電平；在其他正常的情況下，由于有一個(gè)47K的上拉電阻R2，所以它平時(shí)是一個(gè)高電平的狀態(tài)。

雖然NCP380芯片，能被工程師用來(lái)開(kāi)發(fā)帶有限流保護(hù)功能的電路方案，但它的VIN輸入引腳電壓，最大卻只能支持5.5V，顯然是不符合高電壓項(xiàng)目應(yīng)用的，比如12V。